JGLY-68 智能家居體驗廳實訓(xùn)設(shè)備

1. 系統(tǒng)簡介
智能家居體驗廳（SeaIOT-SmartHome）是針對高等院校物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用的需求，綜合運用智能傳感器、智能控制器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、嵌入式中間件、移動通信、軟件工程等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及多學(xué)科技術(shù)的交叉融合，提出的面向?qū)嶋H生活的智能家居整體解決方案。
體驗廳分為大門、玄關(guān)、客廳/餐廳、廚房、臥室?guī)讉€區(qū)域，將智能設(shè)備直接融入家居裝修設(shè)計中，依托部署在居室內(nèi)的各種傳感器節(jié)點、設(shè)備控制節(jié)點、智能網(wǎng)關(guān)、以及智能終端，實現(xiàn)家居生活環(huán)境的智能安全監(jiān)測、智能安防監(jiān)測、智能報警、智能情景控制、智能設(shè)備控制、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控等功能，覆蓋了家庭安全類、家庭安防類、宜居生活類，為用戶打造一個安全、舒適、智能化的家居生活體驗館。用戶通過家居生活設(shè)施的聯(lián)動，感受到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給日常生活帶來的便利，激發(fā)了用戶對物聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)的興趣。

智能家居體驗廳實景圖

2. 系統(tǒng)構(gòu)成
充分利用各種傳感器測量家居環(huán)境參數(shù)，結(jié)合嵌入式數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù)將歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)一保存管理；利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一管理各個節(jié)點；利用自動控制理論實現(xiàn)智能控制與無人值守；智能網(wǎng)關(guān)支持Linux或Android系統(tǒng)下的應(yīng)用開發(fā)；利用Android系統(tǒng)實現(xiàn)智能終端；利用Web服務(wù)器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化智能家居監(jiān)控終端，促使學(xué)生了解各種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居現(xiàn)實環(huán)境的應(yīng)用。

智能家居體驗廳拓?fù)鋱D

3. 功能特點
3.1 大門區(qū)域的功能
身份識別功能：進門時，通過RFID射頻識別裝置、指紋識別系統(tǒng)或者其他生物識別系統(tǒng)（如人臉識別）系統(tǒng)，辨別來者的身份。如果身份驗證通過，即可打開大門，播放“歡迎回家”的音頻，為勞累一天的人們送去一聲問候。出門時，只需識別系統(tǒng)驗證通過即可打開大門，或手動打開大門。
門禁安防功能：大門安裝有門磁系統(tǒng)，當(dāng)身份識別未成功，而門磁系統(tǒng)卻檢測到異常，那么系統(tǒng)會立即啟動警笛，向住戶發(fā)送警情短信，并向物業(yè)打報警話。當(dāng)身份識別成功，門磁系統(tǒng)不會報警。
3.2 玄關(guān)區(qū)域的功能
玄關(guān)區(qū)域的功能分為感應(yīng)式無線照明功能、布撤防功能。
感應(yīng)式無線照明功能：住戶走進玄關(guān)區(qū)域，人體傳感器感應(yīng)到人體，且光線昏暗，系統(tǒng)自動打開玄關(guān)處的照明燈。當(dāng)住戶離開玄關(guān)區(qū)域，此時人體感應(yīng)設(shè)備感應(yīng)不到人體，系統(tǒng)自動關(guān)閉玄關(guān)處的照明燈。
布撤防功能：住戶身份識別成功后，進入玄關(guān)處，點擊撤防按鈕，將系統(tǒng)設(shè)置為“居家模式”，布防撤銷。當(dāng)用戶離開家時，點擊布防按鈕，將系統(tǒng)設(shè)置為“離家模式”，布防生效。
3.3 客廳區(qū)域的功能
感應(yīng)式照明功能：照明系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境光照度和人體感應(yīng)狀態(tài)，自動控制吊燈的亮度，調(diào)整居室的明暗。
感應(yīng)式窗簾功能：窗簾支持遙控、聯(lián)動、定時三種方式。系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前的時間自動打開關(guān)閉窗簾，如每到晚上就自動關(guān)閉，早上就自動打開。系統(tǒng)可以設(shè)置定時，定時時間到窗簾就自動打開或關(guān)閉。
室內(nèi)人體感應(yīng)功能：客廳頂部安裝的人體感應(yīng)設(shè)備感應(yīng)到人體后，系統(tǒng)自動開啟照明、打開背景音響，播放背景音樂，打開飲水機自動加熱。
感應(yīng)式沙發(fā)功能：住戶坐在沙發(fā)上時，系統(tǒng)自動打開電視、調(diào)節(jié)音響、切換頻道，調(diào)節(jié)客廳氛圍。用戶離開沙發(fā)時，這些設(shè)備仍保持打開狀態(tài)，用戶可手動關(guān)閉這些設(shè)備，或者系統(tǒng)長時間檢測不到人體時，由控制系統(tǒng)自動關(guān)閉。
感應(yīng)式餐廳功能：用戶坐在餐桌椅子上時，系統(tǒng)控制餐廳照明燈打開，播放輕柔的音樂，享受美好的用餐時間。用餐完畢，離開椅子，系統(tǒng)照明燈調(diào)暗，關(guān)閉音樂。
空調(diào)無線控制功能：系統(tǒng)感應(yīng)到用戶在家時，空調(diào)自動打開，根據(jù)室內(nèi)溫度自動調(diào)整。
陽臺植物自動監(jiān)控功能：系統(tǒng)通過土壤溫濕度，日光強弱，實現(xiàn)自動灌溉。
室內(nèi)監(jiān)控功能：客廳安裝網(wǎng)絡(luò)攝像頭，住戶可以通過智能手機隨時監(jiān)控居室內(nèi)的情況。
3.4 臥室區(qū)域的功能
情景模式支持看書、休息、起夜、起床模式。
用戶走進臥室，人體感應(yīng)設(shè)備感應(yīng)到人體后，自動開啟床頭燈，用戶可以坐在床上看書。如果需要休息，可以對床頭的語音識別設(shè)備說“關(guān)燈睡覺”，系統(tǒng)會自動關(guān)閉臥室燈光。起夜時，只需對語音識別設(shè)備說“起夜”，臥室的夜燈會緩緩點亮。天亮起床了，只需對語音設(shè)備說“起床”，臥室燈光自動打開，十分種后，窗簾自動打開。
3.5 廚房區(qū)域的功能
廚房安全監(jiān)測報警功能：廚房安裝的燃?xì)馓綔y器、煙霧探測器，一旦監(jiān)測到燃?xì)饣驘熿F濃度超標(biāo)，系統(tǒng)會自動切斷煤氣閥，啟動警笛，開啟噴淋，給用戶發(fā)送報警短信，并給用戶或物業(yè)撥話。

4. 軟件系統(tǒng)
軟件系統(tǒng)支持C/S架構(gòu)和B/S架構(gòu)兩種。C/S架構(gòu)下主要包括Qt智能家居感知層管理軟件、Android智能家居監(jiān)控終端軟件、C#智能家居監(jiān)控終端軟件。
B/S架構(gòu)下支持基于云服務(wù)平臺的Android智能家居感知層管理軟件、基于云服務(wù)平臺的Android智能家居監(jiān)控終端軟件以及Web智能家居監(jiān)控終端軟件。
基于B/S架構(gòu)的智能家居軟件系統(tǒng)可實現(xiàn)真正意義上的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控。
4.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集傳輸軟件
主要實現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的建立、節(jié)點的自動入網(wǎng)、節(jié)點休眠與喚醒、節(jié)點之間數(shù)據(jù)的透明傳輸、傳感器節(jié)點的采樣與傳輸、以及執(zhí)行節(jié)點驅(qū)動設(shè)備的功能。
提供輕量級安全加密算法LBblock、KASUMI算法、AES算法、ZUC算法、Snow 3G至少五種以上，保證傳感層數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/span>
4.2 Qt版智能家居感知層管理軟件
基于Qt的智能家居系統(tǒng)軟件主要用來匯聚傳感層的各種傳感器節(jié)點，控制節(jié)點，并通過嵌入式數(shù)據(jù)庫，保存所有節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)屬性、傳感器采樣值、控制器狀態(tài)等，允許用戶在本地查看智能家居環(huán)境參數(shù)、安防設(shè)備的狀態(tài)，以及控制家電設(shè)備等。同時它作為服務(wù)器，允許客戶端如平板電腦等設(shè)備與其建立連接，實現(xiàn)TCP/IP通信。

4.3 Android智能家居監(jiān)控終端軟件
平板電腦運行基于Android操作系統(tǒng)的智能家居監(jiān)控軟件。用戶可以在平板上瀏覽家居環(huán)境參數(shù)、安防設(shè)備狀態(tài)，遠(yuǎn)程控制家用電器（開關(guān)控制、紅外遙控）等，并且可以訪問網(wǎng)絡(luò)攝像機，實現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。
4.4 C#智能家居監(jiān)控終端軟件
系統(tǒng)還支持C#智能家居系統(tǒng)軟件。該軟件不用智能網(wǎng)關(guān)，而使用普通PC機，通過串口與ZigBee協(xié)調(diào)器通信?；贑#的智能家居軟件就是通過串口編程、及時讀取串口緩沖數(shù)據(jù)實現(xiàn)對傳感層節(jié)點的管理的，主要實現(xiàn)家居環(huán)境監(jiān)測、家居安防監(jiān)測、家電設(shè)備控制以及視頻監(jiān)控等功能。
4.5 基于云服務(wù)的Android智能家居管理軟件
與QT版本的智能家居管理軟件功能類似，區(qū)別在于該軟件采用B/S架構(gòu)，使用MQTT即時通信協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)與終端的數(shù)據(jù)通信，通過WebService數(shù)據(jù)交換接口將采集傳感器數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)寫入到泛太云服務(wù)平臺的數(shù)據(jù)中心。
4.6 基于云服務(wù)的Web智能家居監(jiān)控軟件
該軟件部署在泛太云服務(wù)平臺的應(yīng)用系統(tǒng)中，頁面采用HTML5編程技術(shù)，可實現(xiàn)跨平臺；采用MQTT和Websocket技術(shù)實現(xiàn)服務(wù)端到瀏覽器的全雙工通信，實現(xiàn)服務(wù)端到瀏覽器的主動消息推送。包括智能網(wǎng)關(guān)管理、實時采集、設(shè)備控制、數(shù)據(jù)展示、關(guān)聯(lián)設(shè)置、報警記錄、以及用戶管理等功能。
4.7 基于云服務(wù)的Android智能家居客戶端
該客戶端軟件基于泛太云服務(wù)平臺，內(nèi)嵌輕量級Sqlite數(shù)據(jù)庫，使用M QTT協(xié)議與Android智能家居網(wǎng)關(guān)進行M2M數(shù)據(jù)交互，可隨時隨地獲取傳感器采樣數(shù)據(jù)和設(shè)備控制狀態(tài)，可遠(yuǎn)程控制設(shè)備動作，可遠(yuǎn)程編輯關(guān)聯(lián)策略，讀取報警記錄，視頻監(jiān)控現(xiàn)場，報警發(fā)生時具有語音和震動提醒。

5. 教學(xué)資源
系統(tǒng)提供了ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、Linux智能網(wǎng)關(guān)QT開發(fā)、Android應(yīng)用開發(fā)、C#開發(fā)、Web網(wǎng)絡(luò)開發(fā)、MQTT數(shù)據(jù)通信、Websocket應(yīng)用開發(fā)等物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的實驗案例，讓學(xué)生在實驗中逐步領(lǐng)悟物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵技術(shù)以及實現(xiàn)方式，培養(yǎng)學(xué)生動手解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛力。
 

7. 成功案例

8. 系統(tǒng)清單

 
智能家居生活館設(shè)備清單